具有低β双极型器件的带隙电压电路制造技术

本发明专利技术涉及具有低β双极型器件的带隙电压电路。器件和技术的代表性实现提供带隙参考电路的带隙电压的分布中的减小。在偏置目标双极型器件之前，通过使偏置电流穿过一个或多个相似的双极型器件而调节用于目标双极型器件的偏置电流。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】具有低β双极型器件的带隙电压电路
技术介绍
在当今的集成电路（IC)中，可以使用半导体器件的带隙电压作为电压参考来驱动 内部线性稳压器或类似布置以提供可预测的功率。带隙电压经常也被使用作为参考电压以 用于过温检测并且用于温度独立的电流生成。一般而言，通常可以通过将两个或更多双极 型器件的基极-发射极电压的温度正相关差（AV be)与所述双极型器件中的一个的温度正 相关的基极-发射极电压（Vbe)求和来导出带隙电压。 温度正相关的AVbe是热电压的因数。六乂^可以是恒定的并且独立于工艺容差。 作为结果，带隙电压的分布（spread) -般地取决于所述一个双极型器件(例如，晶体管等） 的性能。在当今的技术中，例如诸如0. 35 μ m技术，焦点更通常地在互补金属氧化物半导体 (CMOS)晶体管上。例如，可以使用一个或多个寄生PNP晶体管来生成带隙电压参考。然而， 在这样的情况下，对于一些应用而言带隙电压的容差分布可能比所期望的更大。 当前，经常采用在带隙电压电路的前端处的修整技术(例如，激光熔化等）或在后 端处的修整技术(例如，一次可编程（0TP)、PR0M等)来降低带隙电压的分布。这些技术的一 个缺点在于它们可能是昂贵的。需要附加的管芯面积用于修整电路，并且在前端处的用于 激光熔化的额外步骤等等可能招致更多的生产成本。 另外，如果将带隙电压用于过温保护，则可能难以对电路进行修整。在高温下测试 这样的电路IC是不常见的，除非意图将该IC用于专门应用，诸如用于医学或汽车应用。【附图说明】 参考附图阐述详细描述。在这些图中，附图标记最左边的一个或多个数字识别在 其中该附图标记首次出现的图。在不同图中相同附图标记的使用指示类似或相同的项目。 对于该讨论而言，图中图示的器件和系统被示出为具有多种多样的部件。如本文 中描述的器件和/或系统的各种实现可以包括更少的部件并且保持在本公开的范围内。替 换地，器件和/或系统的其他实现可以包括附加的部件或所描述的部件的各种组合，并且 保持在本公开的范围内。 图1是示例带隙电压电路的示意图，其中可以应用本文中公开的技术和器件。 图2是根据一个实现的具有减小的带隙电压分布的另一个示例带隙电压电路的 示意图。 图3是根据一个实现的具有多个通道和每通道不同数量的晶体管的示例带隙电 压测试布置的示意图。 图4是根据一个示例的示出基于图3的测试布置的测试结果的总结的表格。 图5是根据一个示例的在未应用减小的电压分布技术的情况下的带隙电压参考 电路的不意图。 图6是根据一个实现的在应用了减小的电压分布技术的情况下的图5的带隙电压 参考电路的示意图。 图7是根据一个示例的示出基于图5和6的电路的测试结果的总结的表格。 图8是根据一个示例的在未应用减小的电压分布技术的情况下的过温保护电路 的示意图。 图9是根据一个实现的在应用了减小的电压分布技术的情况下的图8的过温保护 电路的不意图。 图10是根据一个实现的图示出用于减小带隙电压分布的示例工艺的流程图。【具体实施方式】 综沭 器件和技术的代表性实现为基于带隙的参考电压电路(包括基于带隙的参考温度电 路，等等)提供了减小的带隙电压分布。减小带隙电压的分布导致由参考电压电路产生的更 加可预测和精确的参考电压。 -般地，带隙电压的分布可以归因于用于提供带隙电压的双极型CMOS晶体管中 的容差。例如，可以通过减小目标双极型晶体管的基极-发射极电压（V be)的分布来减小带 隙电压的分布。在一个实现中，通过使用正向电流比而补偿目标晶体管的饱和电流来减小 Vbe。例如，正向电流比与饱和电流线性相关。 在一个实现中，通过使偏置电流穿过一系列类似或相同类型的其他晶体管，"调 节"用于目标双极型晶体管的偏置电流。通过这样做，最后的电流产物（即，"经调节的电 流")是晶体管的正向电流比的产物。然后使用经调节的电流来偏置目标双极型晶体管。在 该实现中，使用经调节的电流来偏置目标双极型晶体管减小了目标双极型晶体管的V be电 压中的分布，并且因此减小了带隙电压的分布。 出于本公开的目的，在双极型器件或晶体管使用相同的材料、技术、制造类型或构 造类型时，其具有与目标器件类似或相同的类型，并且其意图具有与制造商的目标器件相 同的性能规范。例如，类似或相同类型的双极型器件将具有与目标器件相同的正向电流转 移比规范，等等。 在各种方面中，通过使偏置电流穿过一个、两个或更多个其他晶体管而调节用于 目标晶体管的偏置电流。在这些方面中，在带隙电压中所得到的改进去除了在生产时进行 修整的需要，从而节省了芯片面积和生产成本。在各种实现中，用来减小带隙电压的分布的 器件和技术在减小过温保护电路的过温保护阈值的分布中也是有效的，改进了相关联的应 用的质量和安全。 在该公开中讨论用于减小带隙电压电路的带隙电压的分布的各种实现和技术。参 考在使用PNP CMOS晶体管或类似部件的图中图示的示例器件、电路和系统来讨论技术和器 件。然而，这不意图进行限制，而是为了讨论和说明性便利的容易。本文中术语"晶体管" 的使用意图适用于所有各种双极型结型部件。例如，可以将所讨论的技术和器件应用于各 种双极型器件以及各种电路设计、结构、系统等等中的任何一个，同时保持在本公开的范围 内。 下面使用多个示例更详细地解释各实现。尽管在此和在下面讨论各种实现和示 例，但通过组合各个实现和示例的特征和元素，另外的实现和示例可以是可能的。 示例带隙电压电路 图1是示例带隙电压电路100 (示例环境，其中可以应用本文中公开的技术和器件）的 示意图。所图示的电路100包括被称为布罗考（Brokaw)带隙参考电路的用来导出带隙电 压的电路的一个示例。在各种示例中，可以将所公开的器件和技术同等地应用于提供参考 电压、参考温度、过温保护等等的其他电路。 如图1的带隙电压电路100所示，电阻器Rl和R2分别确定双极型器件Tl和T2 的集电极电流（IC1和IC2)。双极型器件Tl的基极-发射极电压（V bei)与双极型器件T2的 基极-发射极电压（Vbe2)之间的差（Δ Vbe)见于电阻器R3两端。输出￥^_是例如通过将温 度正相关的△ 乂％与温度正相关的V BE2求和而导出的电压值，并且见于电阻器R4两端。 出于该示例和本文中讨论的其他示例的目的，可以将T2认为是用于应用带隙分 布减小技术的"目标"双极型器件(例如，PNP晶体管)。目标双极型器件或目标晶体管包括 提供用于确定电路的带隙电压的V be的器件。 例如，在图1的电路100中，Vbe电压(例如，Vbe2)由等式1给出。其中，IC是集电极电流，并且IS是用来描述正向活性区中的感兴趣的晶体管的转移特 性的饱和电流。饱和电流IS由等式2给出。其中：q是电荷， A是发射极的横截面积， Dn是电子的扩散常数， Wb是基极的从基极发射极耗尽层边缘到基极集电极耗尽层边缘的宽度， Na是在p侧的受主浓度， Ii1是半导体材料中的本征载流子浓度，以及 nP。是基极中的电子的平衡浓度。 从等式1可以观察到，当存在饱和电流IS中的变化时，PNP晶体管的Vbe将相应地 变动，导致带隙电压的分布。因此，补偿IS的改变可以是期望的。 示例实现 在各种实现中，通过减小带隙电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：第一双极型器件，所述第一双极型器件的基极‑发射极电压被用来确定带隙电压值；以及第二双极型器件，其串联耦合到所述第一双极型器件，并且被布置成在确定所述带隙电压值时使偏置电流通过以偏置所述第一双极型器件，从而减小所述带隙电压的电压分布。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张勇祥，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT